Les cèl·lules amb dos nuclis podrien ser clau en la regeneració del cor

Un equip d’investigadors de l’IBEC liderat per Xavier Trepat, en col·laboració amb el CMR[B], ha descobert un mecanisme que genera cèl·lules de dos nuclis. Aquest mecanisme s’ha identificat durant la regeneració del cor del peix zebra, i podria estar associat a l’extraordinari poder regeneratiu d’aquest animal.

Després d’una lesió aguda, com un infart de miocardi, el cor humà és incapaç de regenerar-se. Les cèl·lules cardíaques adultes no poden créixer i dividir-se per substituir les danyades, i la lesió esdevé irreversible. Però això no passa en tots els animals. Un peix d’aigua dolça originari del Sud-est d’Àsia, conegut com a peix zebra, pot regenerar per complet el seu cor fins i tot després de l’amputació del 20% del seu ventricle.

Read more…

Cèl·lules de l’epicardi del peix zebra a on s’observen algunes cèl·lules amb dos nuclis (en blau).

Aquesta capacitat regenerativa extraordinària ha atret l’atenció d’investigadors de tot el món, que veuen el ventall de possibilitats que s’obririen si aquest mecanisme de regeneració es pogués aplicar en teràpies dirigides a humans.

En un article publicat avui a la revista Nature Materials, un equip d’investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) dirigit per Xavier Trepat, en col·laboració amb el Centre de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMR[B]), han descobert un sorprenent mecanisme pel qual les cèl·lules cardíaques del peix zebra es mouen i divideixen durant la regeneració.

Els investigadors s’han centrat en l’epicardi, que és la capa de cèl·lules que recobreix el cor. Malgrat que les cèl·lules de l’epicardi representen només una petita fracció de la massa del cor, juguen un paper fonamental en la seva regeneració. “L’epicardi és l’origen de diversos tipus cel·lulars del cor, i secreta senyals bioquímiques que indiquen a la resta de cèl·lules què han de fer en cada moment. És una mena de ‘hub’ de la regeneració”, indica Angel Raya, Investigador ICREA i director del CMRB.

Marina Uroz i Xavier Trepat

Després d’una lesió, les cèl·lules de l’epicardi comencen a dividir-se i moure’s en massa per recobrir la ferida. Els investigadors han observat que durant aquest procés les cèl·lules esdevenen bi-nucleades: dupliquen el material genètic i el separen en dos nuclis, però no s’arriben a dividir en dues cèl·lules independents. “Ens va sorprendre molt descobrir cèl·lules que en comptes de tenir un nucli, com és habitual en la majoria de teixits, en tenen dos, i cadascun d’ells conté una còpia de l’ADN de la cèl·lula” afirma Trepat, investigador ICREA a l’IBEC i professor associat de la Universitat de Barcelona.

Els investigadors han descobert que el mecanisme pel qual les cèl·lules esdevenen bi-nucleades és d’origen biomecànic. Un cop l’ADN ja s’ha separat en dos nuclis, la majoria de cèl·lules animals formen un anell contràctil al seu equador. A mesura que es va contraient, aquest anell divideix la cèl·lula mare en dues cèl·lules filles. En el cas de les cèl·lules del cor del peix zebra, l’estudi mostra que l’anell s’adhereix a les fibres del seu entorn de manera que no es pot contraure. El resultat és que les dues cèl·lules filles no poden arribar a separar-se malgrat haver duplicat correctament el seu ADN.

“La multinucleació és un fenomen ben conegut en càncer, perquè és una causa d’inestabilitat genòmica. És a dir, les cèl·lules canceroses perden el control de les proteïnes que sintetitzen i es comporten patològicament. En el cas del cor peix zebra, la multinucleació és fisiològica i no sembla causar cap problema”, afirma Marina Uroz, primer autora de l’article. El següent pas serà estudiar quin paper tenen les cèl·lules multi-nucleades durant la regeneració del cor i altres òrgans.

El Dr. Trepat i el Dr. Raya formen part del CIBER-BBN (Centro de Investigación Biomédica en Red en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina).

 


 

Article referenciat: M. Uroz, A. Garcia-Puig, I. Tekeli, A. Elosegui-Artola, J. F. Abenza, A. Marín-Llauradó, S. Pujals, V. Conte, L. Albertazzi, P. Roca-Cusachs, A. Raya and X. Trepat. Traction forces at the cytokinetic ring regulate cell division and polyploidy in the migrating zebrafish epicardium. Nature Materials, DOI: 10.1038/s41563-019-0381-9 (2019)